一種以牛骨制備牙膏級磷酸氫鈣的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以牛骨制備牙膏級磷酸氫鈣的工藝，是利用明膠生產(chǎn)過程的原料-牛骨制備牙膏級磷酸氫鈣，主要包括以下步驟：(1)將牛骨脫礦后的鈣水經(jīng)過混凝絮凝裝置；(2)將溢流出的鈣水經(jīng)過濾槽過濾；(3)過濾的鈣水進行曝氣+微濾的步驟；(4)生石灰的預處理；(5)中和處理的步驟；(6)中和生成磷酸氫鈣沉淀物，靜置，吸附上層鈣水，攪拌加入穩(wěn)定劑處理；(7)經(jīng)穩(wěn)定劑處理的沉淀物過濾，水洗后離心機甩干，再經(jīng)氣流烘干得到牙膏級磷酸氫鈣成品。該產(chǎn)品降低氟、砷、鉛含量高等缺點，生產(chǎn)過程對環(huán)境污染小，綜合成本低。
【專利說明】一種以牛骨制備牙膏級磷酸氫鈣的工藝
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以牛骨制備牙膏級磷酸氫鈣的工藝，屬于生物化學、微生物領域，尤其是以牛骨制備牙膏級磷酸氫鈣的工藝。
【背景技術(shù)】[0002]牙膏級磷酸氫鈣是國際上公認的優(yōu)質(zhì)摩擦劑，與普通牙膏摩擦劑-碳酸鈣相比，具有摩擦值適中，腐蝕系數(shù)小，不損傷牙釉質(zhì)，與藥物配伍性好，對其他成分有較好的吸附性等優(yōu)點。目前發(fā)達國家已禁止使用碳酸鈣作為牙膏摩擦劑，因此國際市場上對牙膏級磷酸氫鈣的需求量日趨增大，現(xiàn)國內(nèi)牙膏的主要生產(chǎn)廠家也均把開發(fā)以牙膏級磷酸氫鈣為摩擦劑的高檔牙膏作為發(fā)展方向，牙膏級磷酸氫鈣具有良好的發(fā)展前景。
[0003]目前合成牙膏級磷酸氫鈣的方法主要有:磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈣法，磷酸氫二鈉法，熱法磷酸法，濕法磷酸凈化法。這幾種方法各有優(yōu)缺點，磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈣法:無三廢排放，但反應條件控制要求極高；磷酸氫二鈉法:來源于濕法磷酸的磷酸氫二鈉含較高的硫酸鹽及其它雜質(zhì)，特別是硫酸鹽的存在會使反應生成硫酸鈣進入牙膏中使膏體發(fā)硬，因此必須通過重結(jié)晶凈化，磷酸氫二鈉的重結(jié)晶，勞動強度過大，過程繁瑣，磷損耗高。另外，合成磷酸氫鈣時，若反應控制不當易造成結(jié)晶水不穩(wěn)定，碳酸鹽過量，PH值和穩(wěn)定性不合格等質(zhì)量問題。熱法磷酸法生產(chǎn)磷酸氫鈣時會產(chǎn)生大量的氯化鈉和二氧化碳，浪費資源，污染環(huán)境；濕法磷酸凈化法的關鍵是濕法磷酸的凈化。其凈化方法有兩種:一是通過加入脫氟劑、脫重金屬與脫砷劑把雜質(zhì)從磷酸中除去，二是通過加入萃取劑從濕法磷酸中萃取出高純度磷酸。前一種方法得到的凈化磷酸用于食品或制備食品級磷酸氫鈣技術(shù)還不夠成熟。后一種方法得到的磷酸純度稍高，但所用萃取劑成本較高。
[0004]目前一些明膠廠利用在明膠生產(chǎn)過程中骨粒浸酸后產(chǎn)生的廢酸為原料生產(chǎn)飼料級的磷酸氫鈣。雖然解決了明膠生產(chǎn)中的廢酸處理問題，但產(chǎn)品價格低，市場需求量小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種操作簡單，生產(chǎn)成本較低，提高磷收率，降低氟、砷、鉛含量高，用牛骨制備牙膏級磷酸氫鈣的技術(shù)方案。
[0006]本發(fā)明采用明膠生產(chǎn)過程的原料-牛骨制備牙膏級磷酸氫鈣的工藝，是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0007]其主要包括以下具體步驟:
[0008](I)將牛骨脫礦后的鈣水經(jīng)過混凝絮凝裝置；
[0009](2)將溢流出的鈣水經(jīng)過濾槽過濾；
[0010](3)過濾的鈣水進行曝氣+微濾；
[0011](4)生石灰的預處理；
[0012](5)中和處理；
[0013](6)中和生成磷酸氫鈣沉淀物，靜置，吸附上層鈣水，攪拌加入穩(wěn)定劑；[0014](7)經(jīng)穩(wěn)定劑處理的沉淀物過濾，水洗后離心機甩干，再經(jīng)氣流烘干得到牙膏級磷酸氫鈣成品。
[0015]所述步驟(1)中的鈣水由進水泵吸入混合池，與來自儲液箱的10%混凝劑溶液-聚合硫酸鋁混合，混凝劑的投加量為0.1L / L，再按照混合液:0.2%聚丙烯酰胺=1:
0.006的比例，加入濃度為0.2%的食品級的非離子型聚丙烯酰胺并混合lmin。絮凝后的上清通過溢流進入過濾槽 。
[0016]所述步驟(2)中的鈣水上清溢流進入過濾槽進行過濾，過濾槽采用的介質(zhì)為活性
氧化鋁。
[0017]所述步驟(3)中的曝氣+微濾處理將經(jīng)過活性氧化鋁處理的鈣水在抽吸泵的抽吸作用下經(jīng)微濾膜過濾，鈣水經(jīng)泵提升進入膜反應器，隨后開啟反應器底部的曝氣裝置進行曝氣，運行中將曝氣量控制為6L / h，調(diào)節(jié)進氣閥，控制氣水比為5:1，多余氣體從旁路排放。曝氣系統(tǒng)在膜抽吸期間不運行，而在膜停抽期間開始啟動，以沖洗抽吸階段積累在膜表面的沉積物，整個流程由工控機自動控制。鈣水在此步驟的運行方式采用連續(xù)進水、連續(xù)曝氣和間歇出水(每出水IOmin后暫停2min)的方式，以減緩膜污染。微濾膜孔徑為0.2 μ m的中空纖維膜，材質(zhì)為聚偏氟乙烯(PVDF)，被截留的固體物質(zhì)附著在膜絲外表面，周期性的氣水沖洗可將其大部分去除。
[0018]所述步驟(4)中的生石灰預處理方式為:將生石灰與水按1:4比例(I千克生石灰加4升水)進行消和，消和72小時后將灰乳經(jīng)旋流分離器分離大雜質(zhì)，再經(jīng)200目震動篩過濾，最后將過濾后的灰乳稀釋至濃度為3% (每IOOmL含3g石灰)的待用灰乳。
[0019]所述步驟(5)中的中和處理是將預處理后的鈣水用泵打到合成罐中后，再將濃度為3%的灰乳以12L / min的流速打到合成罐中，邊加邊進行攪拌，攪拌速率為80r / min。反應溫度為25°C。在加入灰乳的同時檢測合成罐中液體的PH值，當中和液PH值為5.0時，停止加料，繼續(xù)攪拌lh，使其最終PH值控制在5.8±0.1。
[0020]所述步驟(6)中穩(wěn)定劑采用氫氧化鎂,加入量為磷酸氫鈣重量的0.55%。
[0021]所述步驟(7)中生成的沉淀物水洗三次后再經(jīng)皮帶傳送至離心機甩干，離心機的轉(zhuǎn)速為5000r / min。甩干后的半成品再經(jīng)皮帶傳送至干燥系統(tǒng)進行氣流烘干，氣流干燥的進風溫度為250-280°C，排風溫度為80°C以下。
[0022]本發(fā)明的方法與傳統(tǒng)工藝相比具有以下優(yōu)點:不消耗磷酸，減少了磷礦資源的開采；所用的除雜藥劑用量極少，費用極低，除雜效率高；生產(chǎn)使用的原料牛骨不僅可以生產(chǎn)磷酸氫鈣，還可以用來生產(chǎn)明膠，將生產(chǎn)成本降低，經(jīng)濟效益大于傳統(tǒng)工藝，原料來源廣泛，生產(chǎn)出的磷酸氫鈣雜質(zhì)含量低，重金屬、氟含量遠低于磷礦加工法生產(chǎn)的磷酸氫?丐；此工藝與國內(nèi)外傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝技術(shù)比較，具有投資少，見效快，工藝流程短，技術(shù)先進合理，原料易得，操作簡便，無副產(chǎn)品生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，環(huán)境污染小等特點。
【具體實施方式】
[0023]實施例1:
[0024]檢測鈣水的PH值、酸液濃度，調(diào)整PH值到4.05，含酸量為0.3%。將500L鈣水與來自儲液箱的濃度為10%混凝劑溶液-聚合硫酸鐵同時泵入混合池進行混合，混凝劑的投加量為50L，再加入濃度為0.2%的食品級的非離子型聚丙烯酰胺，加量為3L，混合lmin。絮凝后的上清通過溢流進入過濾槽，以活性氧化鋁為過濾介質(zhì)進行過濾。
[0025]將經(jīng)過活性氧化鋁處理的鈣水在抽吸泵的抽吸作用下連續(xù)進入微濾膜反應器，隨后開啟反應器底部的曝氣裝置進行連續(xù)曝氣，運行中曝氣量為6L / h，調(diào)節(jié)進氣閥，控制氣水比為5:1，多余氣體從旁路排放。進膜壓力為1.5MPa，出膜壓力1.3MPa。
[0026]將生石灰與水按1:4比例(I千克生石灰加4升水)進行消和，消和72小時后將灰乳經(jīng)旋流分離器分離大雜質(zhì)，再經(jīng)200目震動篩過濾，最后將過濾后的灰乳稀釋至濃度為3% (每IOOmL含3g石灰)的灰乳待用。
[0027]將處理后的鈣水用泵打到合成罐中，再將處理好的濃度為3%的灰乳以12L / min的流速打到合成罐中，邊加邊進行攪拌，攪拌速率為80r / min。反應溫度為25°C。在加入灰乳的同時檢測合成罐中液體的PH值，當中和液PH值為5.0時，停止加料，繼續(xù)攪拌lh，最終PH值為5.8。中和生成磷酸氫鈣沉淀物，靜置0.5h，吸除上層鈣水，攪拌加入260g穩(wěn)定劑氫氧化鎂；生成的產(chǎn)物經(jīng)微生物合格水水洗三次后傳送至離心機甩干，離心機的轉(zhuǎn)速為5000r / min。甩干后的半成品再經(jīng)皮帶傳送至干燥系統(tǒng)進行氣流烘干，氣流干燥的進風溫度為280°C，排風溫度為79°C，得到的產(chǎn)品指標見表一:
[0028]表一
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種以牛骨制備牙膏級磷酸氫鈣的工藝，其特征在于包括以下步驟: (1)將牛骨脫礦后的鈣水經(jīng)過混凝絮凝裝置； (2)將溢流出的鈣水經(jīng)過濾槽過濾； (3)過濾的鈣水進行曝氣+微濾的； (4)生石灰的預處理； (5)中和處理的； (6)中和生成磷酸氫鈣沉淀物，靜置，吸附上層鈣水，攪拌加入穩(wěn)定劑； (7)經(jīng)穩(wěn)定劑處理的沉淀物過濾，水洗后離心機甩干，再經(jīng)氣流烘干得到牙膏級磷酸氫鈣成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以牛骨制備牙膏級磷酸氫鈣的工藝，其特征在于:所述步驟(1)中的鈣水由進水泵吸入混合池，與來自儲液箱的10%的混凝劑溶液-聚合硫酸鋁混合,混凝劑的投加量為0.1L / L，再按照混合液:0.2%聚丙烯酰胺=1:0.006的比例，加入濃度為0.2%的食品級的非離子型聚丙烯酰胺并混合lmin。絮凝后的上清通過溢流進入過濾槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以牛骨制備牙膏級磷酸氫鈣的工藝，其特征在于:所述步驟(2)中的鈣水上 清溢流進入過濾槽進行過濾，過濾槽采用的介質(zhì)為活性氧化鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以牛骨制備牙膏級磷酸氫鈣的工藝，其特征在于:所述步驟(3)中的曝氣+微濾處理將經(jīng)過活性氧化鋁處理的鈣水在抽吸泵的抽吸作用下經(jīng)微濾膜過濾，鈣水經(jīng)泵提升進入膜反應器，將曝氣量控制為6L / h，調(diào)節(jié)進氣閥，控制氣水比為5:1，微濾膜孔徑為0.2μπι的中空纖維膜，材質(zhì)為聚偏氟乙烯(PVDF)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以牛骨制備牙膏級磷酸氫鈣的工藝，其特征在于:所述步驟(4)中的生石灰預處理方式為，將生石灰與水按1:4比例(I千克生石灰加4升水)進行消和，消和72小時后將灰乳經(jīng)旋流分離器分離大雜質(zhì)，再經(jīng)200目震動篩過濾，最后將過濾后的灰乳稀釋至濃度為3% (每IOOmL含3g石灰)的灰乳待用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以牛骨制備牙膏級磷酸氫鈣的工藝，其特征在于:所述步驟(5)中的中和處理是將預處理后的鈣水用泵打到合成罐中后，再將濃度為3%的灰乳以12L / min的流速打到合成罐中，邊加邊進行攪拌，攪拌速率為80r / min。反應溫度為250C，在加入灰乳的同時檢測合成罐中液體的PH值，當中和液PH值為5.0時，停止加料，繼續(xù)攪拌Ih，使其最終PH值控制在5.8±0.1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以牛骨制備牙膏級磷酸氫鈣的工藝，特征在于:所述步驟(6)中穩(wěn)定劑米用氫氧化鎂，加入量為磷酸氫鈣重量的0.55%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以牛骨制備牙膏級磷酸氫鈣的工藝，其特征在于:步驟(7)中生成的沉淀物水洗三次后再經(jīng)皮帶傳送至離心機甩干，離心機的轉(zhuǎn)速為5000r /min，甩干后的半成品再經(jīng)皮帶傳送至干燥系統(tǒng)進行氣流烘干，氣流干燥的進風溫度為250-280°C，排風溫度為80°C以下。
【文檔編號】C01B25/32GK103539094SQ201310557169
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】楊瑞婷, 鐘偉, 王富榮 申請人:包頭東寶生物技術(shù)股份有限公司